(57)【要約】【課題】通信性能の低下を防止することが可能な無線通信装置を提供できる。【解決手段】異なる共振周波数を有する複数種類の無線通信媒体との通信を可能にする無線通信装置は、無線通信媒体の共振周波数に対して同調して共振する第１の共振周波数を有し、無線通信媒体に対して信号を送信する送信手段と、前記送信手段の共振状態において、無線通信媒体の共振周波数に対して非共振となる第２の共振周波数を有し、無線通信媒体からの信号を受信する受信手段とを備えている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる共振周波数を有する複数種類の無線通信媒体との通信を可能にする無線通信装置であって、
無線通信媒体との所定の通信範囲で、無線通信媒体の共振周波数に対して同調して共振する第１の共振周波数を有し、無線通信媒体に対して信号を送信する送信手段と、
無線通信媒体との所定の通信範囲で、無線通信媒体の共振周波数に対して非共振となる第２の共振周波数を有し、無線通信媒体からの信号を受信する受信手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記第２の共振周波数は、前記第１の共振周波数の１０倍以上の周波数であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記送信手段は、
送信データを変調する変調回路と、
前記変調回路により変調された信号を無線通信媒体へ送信するループコイルにより構成される送信アンテナと、
各無線通信媒体の各共振周波数との同調を得るためのコンデンサと、
を備え、
前記受信手段は、
無線通信媒体からの信号を受信するループコイルにより構成される受信アンテナと、
前記受信アンテナにより受信された信号を復調する復調回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記送信アンテナのループコイルの内周に前記受信アンテナのループコイルを配置したことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記送信アンテナのループコイルの外周に前記受信アンテナのループコイルを配置したことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項６】
異なる共振周波数を有する複数種類の無線通信媒体との通信を可能にする無線通信装置であって、
無線通信媒体との所定の通信範囲で、無線通信媒体に対して信号を送信するとともに、無線通信媒体からの信号を受信する送受信手段と、
前記送受信手段により無線通信媒体に対して信号を送信する期間において、前記送受信手段の共振周波数を無線通信媒体の共振周波数に対して同調して共振する第１の共振周波数に制御し、前記送受信手段により無線通信媒体から信号を受信する期間において、前記送受信手段の共振周波数を無線通信媒体の共振周波数に対して非共振となる第２の共振周波数に制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記第２の共振周波数は、前記第１の共振周波数の１０倍以上の周波数であることを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記送受信手段は、
送信データを変調する変調回路と、
前記変調回路により変調された信号を無線通信媒体へ送信するとともに、無線通信媒体からの信号を受信するループコイルにより構成される送受信アンテナと、
前記送受信アンテナにより受信された信号を復調する復調回路と、
を備え、
前記制御手段は、
各無線通信媒体の各共振周波数との同調を得るためのコンデンサと、
前記送受信アンテナによる信号の送信期間で前記送受信アンテナに対してコンデンサを接続し、前記送受信アンテナによる信号の受信期間で前記送受信アンテナからコンデンサを切り離すスイッチング回路と、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記送受信アンテナに対して接続されるコンデンサを複数とし、これら複数のコンデンサに対してそれぞれ複数のスイッチング回路を備えることを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
異なる共振周波数を有する複数種類の無線通信媒体との通信を可能にする無線通信装置であって、
所定の無線通信媒体に対して信号を送信するとともに、前記所定の無線通信媒体からの信号を受信する送受信手段と、
前記送受信手段の共振周波数を前記複数種類の各無線通信媒体の各共振周波数に対して同調して共振する所定の共振周波数に制御し、前記送受信手段により前記所定の無線通信媒体から受信した信号に基づき前記所定の無線通信媒体を判別し、判別結果に基づき前記送受信手段の共振周波数を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記送受信手段により前記所定の無線通信媒体に対して信号を送信する期間、及び前記送受信手段により前記所定の無線通信媒体から信号を受信する期間において、判別結果に基づき前記送受信手段の共振周波数を切り換え制御することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記送受信手段は、
送信データを変調する変調回路と、
前記変調回路により変調された信号を前記所定の無線通信媒体へ送信するとともに、前記所定の無線通信媒体からの信号を受信するループコイルにより構成される送受信アンテナと、
前記送受信アンテナにより受信された信号を復調する復調回路と、
を備え、
前記制御手段は、
前記複数種類の各無線通信媒体の各共振周波数との同調を得るための複数のコンデンサと、
前記送受信アンテナと各コンデンサとの接続又は切り離しを行なうスイッチング回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
異なる共振周波数を有する複数種類の無線通信媒体との通信を可能にする無線通信方法であって、
無線通信媒体との所定の通信範囲で、前記所定の無線通信媒体に対して信号を送信するとともに前記所定の無線通信媒体からの信号を受信する送受信アンテナの共振周波数を前記複数種類の各無線通信媒体の各共振周波数に対して同調して共振する所定の共振周波数に制御し、
前記送受信アンテナにより前記所定の無線通信媒体から受信した信号に基づき前記所定の無線通信媒体を判別し、
判別結果に基づき前記送受信アンテナの共振周波数を制御する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１４】
前記送受信アンテナにより前記所定の無線通信媒体に対して信号を送信する期間、及び前記送受信アンテナにより前記所定の無線通信媒体から信号を受信する期間において、判別結果に基づき前記送受信アンテナの共振周波数を切り換え制御することを特徴とする請求項１３に記載の無線通信方法。
【請求項１５】
ＩＣカードとのデータの送信、受信を無線通信により行い、所定のデータ処理を行う非接触式ＩＣカードリーダライタ装置であって、
ＩＣカードとの所定の通信範囲でＩＣカードの共振周波数に対して同調して共振する第１の共振周波数を有し、ＩＣカードに対して信号を送信する送信手段と、
ＩＣカードとの所定の通信範囲でＩＣカードの共振周波数に対して非共振となる第２の共振周波数を有し、ＩＣカードからの信号を受信する受信手段と、
前記送信手段および受信手段を介してＩＣカードとデータの送受信を行い所定のデータ処理を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする非接触式ＩＣカードリーダライタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触式ＩＣカードや携帯電話等の無線通信媒体に対して情報を送信したり、無線通信媒体からの情報を受信したりする無線通信装置、無線通信方法、及び非接触式ＩＣカードリーダライタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の安全性と携帯の利便性の面から非接触で利用可能な非接触式ＩＣカードの普及が進んでおり、このような非接触式ＩＣカードを利用した非接触情報送受信に関する各種提案がなされている（特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、送受信で共通な１つのループアンテナを備えたリーダライタが知られている。このような送受信共通ループアンテナの共振周波数は、この送受信共通ループアンテナに接続されたコンデンサの容量（回路定数）により一意に決定する。
【０００４】
また、送信用と受信用にそれぞれ独立した二つのループアンテナを備えたリーダライタも知られている。このような送信用ループアンテナの共振周波数は、この送信用ループアンテナに接続されたコンデンサの容量により決定し、また、受信用ループアンテナの共振周波数は、この受信用ループアンテナに接続されたコンデンサの容量により決定する。
【０００５】
上記した二つのリーダライタ双方ともにアンテナ共振周波数を調整し、ＩＣカードとの安定な通信特性及び広範囲な通信領域（想定される所定の通信範囲での良好な通信特性）を確保することを目的としている。
【０００６】
駅務等の交通システムや電子マネーシステム等の特定のＩＣカードあるいはＩＣカード側の共振周波数が小さい範囲で異なる（数十ｋＨｚ程度）ＩＣカードに対しては固定されたアンテナ共振周波数にて対応可能で、良好な通信特性を得ることが可能であった。
【特許文献１】特許第３５７９８９９号公報（特開平８−１９４７８５号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特定のＩＣカードあるいはＩＣカード側の共振周波数が小さい範囲で異なる（数十ｋＨｚ程度）ＩＣカードに対しては固定されたアンテナ共振周波数にて対応可能で、良好な通信特性を得ることが可能であった。しかしながら、アンテナ共振周波数の大きく異なる（数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚ）ＩＣカードに対してはリーダライタ側のアンテナ共振周波数が固定された状態であると、共振周波数ｆａのＩＣカードａに対し特性が良好になるようリーダライタのアンテナ回路定数、共振周波数等を調整しても、別の共振周波数ｆｂを持つＩＣカードｂに対しては性能（良好な通信特性）が得られず、逆にＩＣカードｂに対しリーダライタ側を調整した場合、ＩＣカードａの通信特性が落ちてしまう、といった具合に両カードがともに良好な特性を得るような設定が難しい。
【０００８】
その原因として、送信用、受信用のループアンテナをともに共振アンテナとし共振周波数を持たすことにより、別の共振周波数を持ったカードアンテナがリーダライタのループアンテナと相互誘導を起こし強結合を起こし、ＩＣカードからの受信信号がキャリアにより抑圧され復調ができなくなってしまう電圧レベルとなってしまう領域が発生してしまうためである。その結果、所定の通信範囲内に通信不能領域が発生してしまい、通信性能が低下してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、通信性能の低下を防止することが可能な無線通信装置、無線通信方法、及び非接触式ＩＣカードリーダライタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の無線通信装置及び無線通信方法は、以下のように構成されている。
【００１１】
（１）この発明は、異なる共振周波数を有する複数種類の無線通信媒体との通信を可能にする無線通信装置であって、無線通信媒体との所定の通信範囲で、無線通信媒体の共振周波数に対して同調して共振する第１の共振周波数を有し、無線通信媒体に対して信号を送信する送信手段と、前記無線通信媒体との所定の通信範囲で、無線通信媒体の共振周波数に対して非共振となる第２の共振周波数を有し、無線通信媒体からの信号を受信する受信手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。
【００１２】
（２）この発明は、異なる共振周波数を有する複数種類の無線通信媒体との通信を可能にする無線通信方法であって、無線通信媒体との所定の通信範囲で、前記所定の無線通信媒体に対して信号を送信するとともに前記所定の無線通信媒体からの信号を受信する送受信アンテナの共振周波数を前記複数種類の各無線通信媒体の各共振周波数に対して同調して共振する所定の共振周波数（平均的な共振周波数）に制御し、前記送受信アンテナにより前記所定の無線通信媒体から受信した信号に基づき前記所定の無線通信媒体を判別し、判別結果に基づき前記送受信アンテナの共振周波数を制御することを特徴とする無線通信方法である。
【００１３】
（３）この発明は、ＩＣカードとのデータの送信、受信を無線通信により行い、所定のデータ処理を行う非接触式ＩＣカードリーダライタ装置であって、ＩＣカードとの所定の通信範囲でＩＣカードの共振周波数に対して同調して共振する第１の共振周波数を有し、ＩＣカードに対して信号を送信する送信手段と、ＩＣカードとの所定の通信範囲でＩＣカードの共振周波数に対して非共振となる第２の共振周波数を有し、ＩＣカードからの信号を受信する受信手段と、前記送信手段および受信手段を介してＩＣカードとデータの送受信を行い所定のデータ処理を行う制御手段とを備えたことを特徴とする非接触式ＩＣカードリーダライタ装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通信性能の低下を防止することが可能な無線通信装置、無線通信方法、及び非接触式ＩＣカードリーダライタ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、この発明の非接触ＩＣカードリーダライタ装置、無線通信装置の一例に係るリーダライタの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、リーダライタ１はＩＣカード２と無線通信を行なうものであり、制御部１１、無線回路１２、アンテナ部１３を備えている。さらに、無線回路１２は、変調回路１２１及び復調回路１２２を備えている。
【００１７】
図２は、図１に示すリーダライタの無線回路１２及びアンテナ部１３の構成の第１例を示す図である。図２に示すように、アンテナ部１３は、共振周波数ｆ１のループコイルにより構成される送信アンテナ１３１と、共振周波数ｆ２のループコイルにより構成される受信アンテナ１３２を備えている（共振周波数ｆ１＜＜共振周波数ｆ２）。また、無線回路１２は、送信アンテナ１３１のアンテナ端に接続されたコンデンサＣを備えている。このコンデンサＣの値により送信アンテナ１３１のループコイルの共振周波数ｆ１が設定される。コンデンサＣは、容量可変可能なコンデンサであってもよいし、容量固定のコンデンサであってもよい。なお、受信アンテナ１３２のアンテナ端にはコンデンサは接続されない。これにより、受信アンテナ１３２のループコイルの共振周波数ｆ２（共振周波数ｆ１に対して非常に大きい値、例えば共振周波数ｆ１に対して１０倍以上の値）が設定される。
【００１８】
リーダライタ１は、上位機器３から各種コマンドを受け取る。リーダライタ１の制御部１１は、受け取ったコマンドに基づきＩＣカード用のコマンド（送信データ）を生成する。こリーダライタ１の変調回路１２１は、ＩＣカード用のコマンド（送信データ）を所定の変調方式に従って変調する。送信アンテナ１３１は、共振周波数ｆ１のループコイルにより磁界を発生する。このとき、送信アンテナ１３１の共振周波数ｆ１のループコイルとＩＣカード（無線通信媒体）２のアンテナ２２のループコイルが相互誘導を起こす条件を満たす場合（ＩＣカード２がリーダライタ１の所定の通信範囲（設計的に通信の有効性を想定した範囲）に入っていると）、送信アンテナ１３１から送信される信号が無線カード２のアンテナ２２により受信される。
【００１９】
ＩＣカード２の制御部２１は、リーダライタ１からのコマンドの受信に対して応答を出力する。つまり、ＩＣカード２のアンテナ２２から応答が出力される。リーダライタ１の受信アンテナ１３２は、共振周波数ｆ２のループコイルによりこの応答を受信する。復調回路１２２は、受信した信号を所定の復調方式に従って復調し、復調された受信データを制御部１１へ送信する。制御部１１は、受信データに基づき各種判定を下し、判定結果を上位機器３へ送信する。
【００２０】
上記したように、送信アンテナ１３１と受信アンテナ１３２とを独立して構成することにより、ＩＣカード２の接近に伴いＩＣカード２の共振周波数に対して送信アンテナ１３１が同調して共振した状態において（ＩＣカード２がリーダライタ１の通信可能範囲に入った状態において）、ＩＣカード２の共振周波数に対して受信アンテナ１３２が非共振となる（強結合を起こさない）。これにより強結合によりインピーダンスが大きくなり受信信号電圧レベルがキャリアにより抑圧され復調不能となることを十分に回避することが可能となる。なお、受信アンテナ１３２にはマッチングのため実際にはコンデンサは接続されている。例えば、共振周波数ｆ１が１３．５６ＭＨｚ程度であるとすると、共振周波数ｆ２は数百ＭＨｚ以上である。
【００２１】
図３は、リーダライタ１の送信アンテナ１３１の共振周波数ｆ１及び受信アンテナ１３２の共振周波数ｆ２と、ターゲットとなるＩＣカードａの共振周波数ｆａ及びＩＣカードｂの共振周波数ｆｂとの関係を示す図である。上記したように、１３．５６ＭＨｚ程度の共振周波数ｆ１に対して、共振周波数ｆ２は数百ＭＨｚ以上に設定される。これにより、ターゲットとなるＩＣカードａの共振周波数ｆａが１６ＭＨｚ〜１７．５ＭＨｚ程度、ＩＣカードｂの共振周波数ｆｂが１８ＭＨｚ〜１９ＭＨｚ程度であるとすると、ＩＣカードａ、ｂに対して受信アンテナ１３２は非共振となる。
【００２２】
次に、図４及び図５を参照して送信アンテナ１３１及び受信アンテナ１３２の配置例について説明する。図４に示すように、送信アンテナ１３１のループコイルの内側（内周）に、受信アンテナ１３２のループコイルを配置する。つまり、受信アンテナ１３２のループコイルの外側（外周）に配置された送信アンテナ１３１のループコイルの両端には、共振用のコンデンサＣが接続されている。或いは、図５に示すように、送信アンテナ１３１のループコイルの外側（外周）に、受信アンテナ１３２のループコイルを配置する。つまり、受信アンテナ１３２のループコイルの内側（内周）に配置された送信アンテナ１３１のループコイルの両端には、共振用のコンデンサＣが接続されている。
【００２３】
図６は、図１に示すリーダライタの無線回路１２及びアンテナ部１３の構成の第２例を示す図である。図６に示すように、アンテナ部１３は、ループコイルにより構成される送受信共用アンテナ１３３を備えている。また、無線回路１２は、コンデンサＣ及びスイッチング回路ＳＷを備えている。送受信共用アンテナ１３３の一端にコンデンサＣが接続されており、送受信共用アンテナ１３３の他端にスイッチング回路ＳＷが接続されている。コンデンサＣは、容量可変可能なコンデンサであってもよいし、容量固定のコンデンサであってもよい。
【００２４】
スイッチング回路ＳＷは、制御部１１からのＳＷ制御信号に基づき回路の開閉を切り換える。これにより、送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端にコンデンサＣを接続したり、送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端からコンデンサＣを切り離したりする。スイッチング回路ＳＷにより送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端にコンデンサＣが接続されると、送受信共用アンテナ１３３のループコイルの共振周波数ｆ１により構成されることになる。また、スイッチング回路ＳＷにより送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端からコンデンサＣが切り離されると、送受信共用アンテナ１３３は共振周波数ｆ２のループコイルにより構成されることになる（共振周波数ｆ１＜＜共振周波数ｆ２）。
【００２５】
上記したように、送信用と受信用のアンテナを共通化した送受信共用アンテナ１３３を採用しても、データ送信の期間において送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端にコンデンサＣを接続することにより、送受信共用アンテナ１３３のループコイルは、ＩＣカード２の接近に伴いＩＣカード２の共振周波数に対して同調して共振する共振周波数ｆ１を有することになる。また、データ受信の期間において送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端からコンデンサＣを切り離すことにより、送受信共用アンテナ１３３のループコイルは、ＩＣカード２の共振周波数に対して非共振となる（強結合を起こさない）共振周波数ｆ２を有することになる。
【００２６】
次に、図７を参照して、ＳＷ制御信号によるスイッチング回路ＳＷの制御について説明する。
【００２７】
制御部１１は、送信データの送信開始前（直前）にＳＷ制御信号を出力（ＯＮ）し、送信データの送信後（完了後）にＳＷ制御信号を停止（ＯＦＦ）する。これにより、送信データの送信中は、スイッチング回路ＳＷにより送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端にコンデンサＣが接続され、送受信共用アンテナ１３３のループコイルは共振周波数ｆ１を有する。つまり、送受信共用アンテナ１３３のループコイルは、ＩＣカード２がリーダライタ１の通信可能領域に入るとＩＣカード２のアンテナ２２のループコイルに対して共振する状態となる。
【００２８】
送信データの送信完了後は、受信データの受信待ち状態となる。制御部１１は、受信データの受信が完了するまでＳＷ制御信号を停止（ＯＦＦ）し続ける。これにより、受信データの受信待ち状態及び受信データの受信中は、スイッチング回路ＳＷにより送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端からコンデンサＣが切り離され、送受信共用アンテナ１３３のループコイルは共振周波数ｆ２を有する。つまり、送受信共用アンテナ１３３のループコイルは、ＩＣカード２がリーダライタ１の通信可能領域に入ってもＩＣカード２のアンテナ２２のループコイルに対して非共振の状態となる。
【００２９】
制御部１１は、受信データの受信完了を検出し、次の送信データの送信が必要と判断すると、次の送信データの送信開始前（直前）にＳＷ制御信号を出力（ＯＮ）し、送信データの送信後（完了後）にＳＷ制御信号を停止（ＯＦＦ）する。仮に、制御部１１が、受信データの受信完了を検出できない場合には、送信データの送信が必要と判断されるまで、受信データの受信待ち状態を継続する。つまり、ＳＷ制御信号を停止（ＯＦＦ）し続ける。
【００３０】
以上の制御を繰り返すことにより、送信用と受信用で共通化した送受信共用アンテナ１３３により、ＩＣカード２に対し送信／受信で共振／非共振を切換えることが可能となる。
【００３１】
図８は、図１に示すリーダライタの無線回路１２及びアンテナ部１３の構成の第３例を示す図である。図８に示すように、アンテナ部１３は、ループコイルにより構成される送受信共用アンテナ１３３を備えている。また、無線回路１２は、ｎ個のコンデンサＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎ、及びｎ個のスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷｎを備えている。コンデンサＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎは、容量可変可能なコンデンサであってもよいし、容量固定のコンデンサであってもよい。
【００３２】
送受信共用アンテナ１３３の一端にコンデンサＣ１が接続されており、送受信共用アンテナ１３３の他端にスイッチング回路ＳＷ１が接続されている。スイッチング回路ＳＷ１は、制御部１１からのＳＷ１制御信号に基づき回路の開閉を切り換える。これにより、送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端にコンデンサＣ１を接続したり、送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端からコンデンサＣ１を切り離したりする。
【００３３】
また、送受信共用アンテナ１３３の一端にコンデンサＣ２が接続されており、送受信共用アンテナ１３３の他端にスイッチング回路ＳＷ２が接続されている。スイッチング回路ＳＷ２は、制御部１１からのＳＷ２制御信号に基づき回路の開閉を切り換える。これにより、送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端にコンデンサＣ２を接続したり、送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端からコンデンサＣ２を切り離したりする。
【００３４】
同様に、送受信共用アンテナ１３３の一端にコンデンサＣｎが接続されており、送受信共用アンテナ１３３の他端にスイッチング回路ＳＷｎが接続されている。スイッチング回路ＳＷｎは、制御部１１からのＳＷｎ制御信号に基づき回路の開閉を切り換える。これにより、送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端にコンデンサＣｎを接続したり、送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端からコンデンサＣｎを切り離したりする。
【００３５】
例として、ＳＷ１制御信号及びＳＷｎ制御信号を共に出力（ＯＮ）し、ＳＷ２制御信号を停止（ＯＦＦ）する。これにより、送受信共用アンテナ１３３のアンテナ端にはコンデンサＣ１、Ｃｎが接続され、コンデンサＣ１、Ｃｎにより送受信共用アンテナ１３３のループコイルの共振周波数が決定する。
【００３６】
例えば、送信データの送信開始から送信完了までの間、ＳＷ１制御信号、ＳＷ２制御信号、…、ＳＷｎ制御信号のうちのいくつかの制御信号を出力（ＯＮ）する。また、受信データの受信待ちから受信データの受信完了までの間は、ＳＷ１制御信号、ＳＷ２制御信号、…、ＳＷｎ制御信号の全の出力を停止（ＯＦＦ）する。これにより、送信時はＩＣカード２に対して共振する共振アンテナ、受信時はＩＣカード２に対して共振しない非共振アンテナに切換えることが可能となる。なお、ＳＷ１制御信号、ＳＷ２制御信号、…、ＳＷｎ制御信号の出力（ＯＮ）と停止（ＯＦＦ）の組合せにより受信時も共振アンテナにすることも可能である。
【００３７】
図９は、図８に示すリーダライタの複数のスイッチング回路の切り換え制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【００３８】
リーダライタ１（制御部１１）は、ＳＷ１制御信号、ＳＷ２制御信号、…、ＳＷｎ制御信号の各制御信号の出力を初期値に設定する（ＳＴ１）。これにより、送受信共用アンテナ１３３の共振周波数は、リーダライタ１がターゲットとする複数種類のＩＣカードの各共振周波数に対して同調して共振する平均的共振周波数（厳密な平均値でなくても良く、最も利用率の高いＩＣカードの共振周波数に同調する周波数でも良く、要は初期の所定値である。）に制御される。続いて、リーダライタ１は、ＩＣカードの固有番号を取得するためにＩＣカードに対しポーリングコマンドを送信する（ＳＴ２）。
【００３９】
リーダライタ１が、ポーリングコマンドに対するＩＣカードからの応答を受信した場合（ＳＴ３、ＹＥＳ）、受信データに含まれるＩＣカードの固有番号を検出し（ＳＴ５）、このＩＣカードの固有番号に基づきＩＣカードの種類等を判別する（ＳＴ６）。なお、リーダライタ１が、ポーリングコマンドに対するＩＣカードからの応答を受信せずに（ＳＴ３、ＮＯ）、タイムアウトとなると（ＳＴ４、ＹＥＳ）、再度、ＩＣカードに対しポーリングコマンドを送信する（ＳＴ２）。
【００４０】
リーダライタ１（又は上位機器３）は、予めＩＣカードの種類別の最適な共振周波数のデータを記憶している。つまり、リーダライタ１は、ＩＣカードの種類の判別結果に基づき、このＩＣカードに最適な共振周波数を読み出すことができる。リーダライタ１は、ＳＷ１制御信号〜ＳＷｎ制御信号の出力を制御（ＯＮ／ＯＦＦを制御）（一つのＳＷのＯＮでも、複数のＳＷを組み合わせたＯＮでもあり得る。）し、送受信共用アンテナ１３３のループコイルの共振周波数を、ＩＣカードに最適な共振周波数に設定する（ＳＴ７）。
【００４１】
共振周波数の設定は、送信用と受信用で同じでも良いし、また異なっていても良い。共振周波数の設定を送信用と受信用で同じに設定する場合は、一度だけ設定すれば、そのＩＣカードとの通信が完了するまで、再設定する必要はない。共振周波数の設定を送信用と受信用で異なる設定する場合は、そのＩＣカードとの通信が完了するまで、送信期間及び受信期間ごとに再設定する。
【００４２】
リーダライタ１は、送受信共用アンテナ１３３のループコイルの共振周波数をＩＣカードに最適な送信用の共振周波数に設定した後（ＳＴ７）、ＩＣカードに対しコマンドを送信する（ＳＴ８）。リーダライタ１は、ＩＣカードに対するコマンドの送信が完了すると、送受信共用アンテナ１３３のループコイルの共振周波数をＩＣカードに最適な受信用の共振周波数に設定する（ＳＴ９）。リーダライタ１は、ＩＣカードからの信号を受信すると（ＳＴ１０、ＹＥＳ）、受信した信号を処理する（ＳＴ１２）。リーダライタ１は、ＩＣカードとの通信が完了するまで上記設定を繰り返し、通信が完了すると（ＳＴ１３、ＹＥＳ）、次のカードの処理に備える（ＳＴ１４）。つまり、リーダライタ１（制御部１１）は、ＳＷ１制御信号、ＳＷ２制御信号、…、ＳＷｎ制御信号の各制御信号の出力を初期値に設定する（ＳＴ１）。
【００４３】
次に、図１０〜図１３を参照して、強結合による通信不能領域の発生の問題、及び本発明の効果である通信不能領域の除外について説明する。図１０及び図１１は、強結合による通信不能領域を発生させてしまうおそれのあるリーダライタの概略構成を示す図である。図１２は、強結合により発生する通信不能領域を示す図である。図１３は、本発明の効果である通信不能領域の除外を説明するための図である。
【００４４】
図１０に示すように、送受信で共通な１つのループアンテナを備えたリーダライタを想定する。このような送受信共通ループアンテナの共振周波数は、この送受信共通ループアンテナに接続されたコンデンサの容量により一意に決定する。
【００４５】
図１１に示すように、送信用と受信用にそれぞれ独立した二つのループアンテナを備えたリーダライタを想定する。このような送信用ループアンテナの共振周波数は、この送信用ループアンテナに接続されたコンデンサの容量により決定し、また、受信用ループアンテナの共振周波数は、この受信用ループアンテナに接続されたコンデンサの容量により決定する。
【００４６】
図１０及び図１１に示すリーダライタは、特定のＩＣカードあるいはＩＣカード側の共振周波数が小さい範囲で異なる（数十ｋＨｚ程度）ＩＣカードに対しては固定されたアンテナ共振周波数にて対応可能で、ある程度は良好な通信特性を得ることが可能である。しかしながら、アンテナ共振周波数の大きく異なる（数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚ）ＩＣカードに対してはリーダライタ側のアンテナ共振周波数が固定された状態であるため、共振周波数ｆａのＩＣカードａに対し特性が良好になるようリーダライタのアンテナ回路定数、共振周波数等を調整しても、別の共振周波数ｆｂを持つＩＣカードｂに対しては性能が得られず、逆にＩＣカードｂに対しリーダライタ側を調整した場合、ＩＣカードａの通信特性が落ちてしまう、といった具合に両カードがともに良好な特性を得るような設定が難しい。
【００４７】
その原因として、送信用、受信用のループアンテナをともに共振アンテナとし共振周波数を持たすことにより、別の共振周波数を持ったカードアンテナがリーダライタのループアンテナと相互誘導を起こし強結合を起こし、ＩＣカードからの受信信号がキャリアにより抑圧され復調ができなくなってしまう電圧レベルとなってしまう領域が発生してしまうためである。その結果、通信範囲内に通信不能領域（図１２参照）が発生してしまい、通信性能が低下してしまう。
【００４８】
本発明のリーダライタ２の送信アンテナ１３１のループコイルの共振周波数ｆ１の値に対して、受信アンテナ１３２のループコイルの共振周波数ｆ２の値を１０倍以上に設定することにより、或いは、本発明のリーダライタ２の送受信共用アンテナ１３３による信号送信期間中のループコイルの共振周波数ｆ１の値に対して、送受信共用アンテナ１３３による信号受信期間中のループコイルの共振周波数ｆ２の値１０倍以上に設定することにより、図１３に示すように、通信可能領域から通信不能領域を除外（押し出す）ことができる。
【００４９】
以下に、本発明のリーダライタによる作用効果についてまとめる。
【００５０】
互いに共振するコイルが近づくと結合を起こし、結合が強くなるとインピーダンスが大きくなり、ＩＣカードからの受信信号の受信電圧レベルが０Ｖに近くなり、リーダライタアンテナ上の通信可能領域にＩＣカードがあるにも関わらず復調ができないもしくは受信精度が落ちてしまう通信不能領域が発生してしまう（図１２参照）。
【００５１】
そこで送信用に使用するループアンテナおよび受信用に使用するループアンテナを別々に分けて設置することにより、共振周波数を持たない受信用のループアンテナとＩＣカードのアンテナとの間では強結合を起こさないようにする。
【００５２】
その結果、強結合発生時のインピーダンスが大きくなる状況が起きにくくなり、ＩＣカードからの受信信号が復調できないようなレベルになることから回避することができ、復調ができないもしくは受信精度が落ちる現象（ヌル現象）が発生しづらくなり、復調できなくなる通信不能領域が発生せずに良好な通信特性の実現が可能となる。
【００５３】
また、アンテナ共振周波数が大きく異なる数種のＩＣカードが存在する場合、リーダライタの受信用に共振アンテナを使用すると、設定した共振周波数では複数のカード全てについて良好な通信特性を確保することが困難になる。何種類かのＩＣカードとは強結合を発生しないでも残りの数種のＩＣカードとは強結合を発生することが考えられる。
【００５４】
そこで、リーダライタ側の受信アンテナに非共振アンテナを使用することにより、いずれのＩＣカードとも強結合を発生することのないアンテナ構成にする。
【００５５】
その結果、上述のように受信信号レベルが復調できないレベルの信号にならずに通信不能領域が発生しない通信特性が実現でき、複数のアンテナ共振周波数の大きく異なるＩＣカードに対して良好な通信特性を得ることが可能となる。
【００５６】
上述に対し、共通のアンテナを使用し送信用、受信用として切換えて使用する場合、切換え素子を使用し、送信時、受信時で切り換えることにより送信時は共振アンテナ、受信時は非共振アンテナに切換えることができる。共通のアンテナを１つ備えることで、上述と同様の効果を得ることが可能となる。
【００５７】
また図８に示すように、切換え素子を複数使用することにより、上述同様送信を共振、受信を非共振に切り換えることに加え、送信、受信とも複数の共振周波数を持ったアンテナに切換えて使用することも可能となり、特定のＩＣカードについて最適の共振周波数に設定したアンテナを使用することが可能となる。
【００５８】
アンテナは送信、受信用に共通のものを使用し、上述に加え切り換えスイッチを複数備え、システムで使用するＩＣカードごとに最適な切り換えスイッチの切り換えの組合せをあらかじめ決めておき、ＩＣカードが通信を開始し始める際に、最適な設定にしておく。これにより、ＩＣカードに合わせ最適な通信特性を得ることが可能となる。
【００５９】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の無線通信装置の一例に係るリーダライタの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すリーダライタの無線回路及びアンテナ部の構成の第１例を示す図である。
【図３】リーダライタの共振周波数ｆ１及び共振周波数ｆ２と、ターゲットとなるＩＣカードの共振周波数ｆａ及び共振周波数ｆｂとの関係を示す図である。
【図４】送信アンテナ及び受信アンテナの配置の第１例を示す図である。
【図５】送信アンテナ及び受信アンテナの配置の第２例を示す図である。
【図６】図１に示すリーダライタの無線回路及びアンテナ部の構成の第２例を示す図である。
【図７】ＳＷ制御信号によるスイッチング回路の制御について説明する。
【図８】図１に示すリーダライタの無線回路及びアンテナ部の構成の第３例を示す図である。
【図９】図８に示すリーダライタの複数のスイッチング回路の切り換え制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】通信不能領域を発生させてしまうおそれのあるリーダライタの第１例を示す図である。
【図１１】通信不能領域を発生させてしまうおそれのあるリーダライタの第２例を示す図である。
【図１２】強結合により発生する通信不能領域を示す図である。
【図１３】本発明の効果である通信不能領域の除外を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…リーダライタ、２…ＩＣカード、３…上位機器、１１…制御部、１２…無線回路、１３…アンテナ部、１２１…変調回路、１２２…復調回路、１３１…送信アンテナ、１３２…受信アンテナ、１３３…送受信共用アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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